EP2384138A2 - Verfahren und vorrichtung zum ermitteln und/oder überwachen eines körperlichen zustandes basierend auf einer amplitude eines drucksignals, insbesondere des herzdrucksignals während einer blutbehandlung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum ermitteln und/oder überwachen eines körperlichen zustandes basierend auf einer amplitude eines drucksignals, insbesondere des herzdrucksignals während einer blutbehandlung

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EP2384138A2
EP2384138A2 EP09765044A EP09765044A EP2384138A2 EP 2384138 A2 EP2384138 A2 EP 2384138A2 EP 09765044 A EP09765044 A EP 09765044A EP 09765044 A EP09765044 A EP 09765044A EP 2384138 A2 EP2384138 A2 EP 2384138A2
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EP
European Patent Office
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amplitude
pressure signal
patient
signal
physical condition
Prior art date
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EP09765044A
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English (en)
French (fr)
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EP2384138B1 (de
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Tobias GRÖBER
Ulrich Moissl
Peter Wabel
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Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
Original Assignee
Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
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    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording for evaluating the cardiovascular system, e.g. pulse, heart rate, blood pressure or blood flow
    • A61B5/021—Measuring pressure in heart or blood vessels
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    • A61M2230/00—Measuring parameters of the user
    • A61M2230/04—Heartbeat characteristics, e.g. ECG, blood pressure modulation

Definitions

  • the present invention relates to a method according to the preamble of claim 1 for determining and / or monitoring a physical condition of a patient and a device according to claim 17 for carrying out the method according to the invention. It further relates to a device according to the preamble of claim 18 and a treatment device according to claim 23.
  • the object of the invention is achieved by a method having the features of claim 1.
  • the method according to the invention comprises evaluating an amplitude of a pressure signal.
  • An amplitude of a pressure signal is understood according to the invention as a single value - and in particular its height - not as a signal.
  • Detecting the heart rate for assessing the physical condition of a patient is already known as explained above.
  • an "amplitude of a pressure signal” can also advantageously be used to assess the physical condition of the patient under "amplitude of a pressure signal" on the body of a patient or extracorporeal -.
  • amplitude of a pressure signal in particular an amplitude of a cardiac pressure signal of the patient or an approximation thereof to understand.
  • the fluctuations in the amplitude of the pressure signal and in particular the amplitude of the cardiac pressure signal can be determined by the stroke volume of the heart, cardiac output, ejection, contractility, heart valve defects, vascular status, in particular
  • Diabetes patients - or changes thereof may also be due to engineering or other circumstances such as site of puncture, needle size, compliance of a system being used, patient's position changes, patient's movements, recirculation, hydrostatic pressure strokes, TPR (total peripheral resistance or vascular resistance in peripheral blood vessels) or the like conditional.
  • the evaluation of the amplitude of the pressure signal and above all the amplitude of the cardiac pressure signal can advantageously be used to assess the above-mentioned and other phenomena or changes in the sense of a "physical condition", as understood in the present case Stroke volume or cardiac output of the heart by means of an evaluation of the amplitude of the pressure signal of great interest.
  • an "amplitude of the pressure signal” may denote the determined or measured value of the pressure signal-or its height-in a maximum deflection or in a maximum .
  • the maximum deflection may be expressed as the difference between the value of the maximum pressure peak and a baseline.
  • the amplitude of the pressure signal may also be determined in other ways.
  • the "determination and / or monitoring of at least one physical condition” or a size related to the physical condition of a patient may be used both to assess a pathological condition It may be used to monitor and / or to accompany or monitor a patient's treatment and / or for diagnostic purposes.
  • the determination and / or monitoring can take place without comparing the amplitude of the pressure signal or the evaluation results with reference values of further patients.
  • the pursuit of an intra-individual development or change in the amplitude of the pressure signal always the same patient over a period of time already lead to a statement about the physical condition.
  • a comparison with reference data of third parties is obviously not necessary, but possible and provided in a preferred embodiment.
  • Detecting and / or monitoring may be done while the patient is being treated, but it may be too at a later time without the presence of the patient or without the patient still being connected to a device for determining the amplitude of the pressure signal and / or a treatment device. Furthermore, the amplitude of the pressure signal need not be determined in the narrower sense on the patient. The amplitude of the pressure signal may also have been determined extracorporeally on a blood pump, a blood circulation or the like.
  • a "size relating to the physical condition of a patient” or a “physical condition” may be any size, in particular physiological, that is suitable as a characteristic quantity for assessing and characterizing the physical condition - or a partial aspect thereof - of a patient.
  • cardiovascular parameters such as fistula perfusion in a fistulized or shunted dialysis patient, heart rate, cardiac pressure amplitude, fistula condition, arrhythmia, pacemaker function, and respiratory variables.
  • respiratory size may be a respiratory signal such as respiratory rate, a pathological breathing pattern such as paradoxical breathing, and the like.
  • the physical condition is not already understood to mean the amplitude of the pressure signal and in particular not the amplitude of the cardiac pressure signal. Only their evaluation, not already their measurement or determination, allows inference to the physical condition in the sense of the present invention.
  • a "patient” within the meaning of the present invention may be a member of any species (human or animal), whether ill or healthy.
  • the "evaluation of the amplitude of the pressure signal” can, for example, by means of appropriate and possibly different evaluation and / or
  • the "evaluation of the amplitude of the pressure signal” both an exact evaluation of the height or the course of the amplitude of the pressure signal - for example by means of various arithmetic operations - as well as an estimation of the height or the course of the amplitude of the pressure signal or a trend thereof from the determined
  • the evaluation required in the individual case may differ from patient to patient, and a person skilled in the art may determine on the basis of the given circumstances which type of evaluation seems to be suitable for optimum care of the patient Assignment to certain clinical pictures or symptoms is not necessary and not intended for the execution of the method according to the invention, but the method according to the invention is rather for achieving key figures, parameter values and the like also for the step of the evaluation.
  • the amplitude of the pressure signal For the purpose of "evaluating" the amplitude of the pressure signal, it is possible according to the invention to use any information which can be detected or deduced from the amplitude and also information derivable from the measurement or determination conditions become. So already the height of the amplitude can allow a statement. Also, a level of amplitude compared to amplitudes of other patients may allow a statement; Their comparison with such data and the drawing of knowledge from this can therefore also be an evaluation within the meaning of the invention. Furthermore, the course of the amplitude can give information about the physical condition. In this case, the progression can correspond to or be taken from a representation of a plurality of heart amplitude values over time.
  • evaluating it is also possible to understand the average amplitude of the pressure and in particular of the cardiac pressure signal, for example during a treatment session of the patient or another time period .. For example, over 10-second intervals during a treatment quasi-stationary values for the amplitudes of the Pressure signal determined, so you can over these values (ie over the course of time away) form the mean or median, and thus receives per treatment - or for a period of time in general - a value over a longer period (weeks / months) away Also by evaluating this value are
  • the amplitude of the pressure signal alone can be evaluated.
  • additional size may be considered for determining and / or monitoring become.
  • the sizes can be measured at the same or different times.
  • the sizes may be directly related or independent of each other.
  • variable-as well as the amplitude of the pressure signal-can also be determined and / or monitored by not being detected directly as a measured value, but obtained by evaluating, filtering, converting or the like another variable, in particular measured.
  • the other size may be an otherwise accessible size.
  • the above-mentioned evaluation can be supplemented for example by measuring and evaluating additional variables such as heart rate, average fistula pressure (P art (arterial fistula pressure) + P ve n (venous fistula pressure) / 2) or other parameters, in particular dialysis-specific parameters.
  • an "evaluation” does not necessarily have to provide exact values, but it may also be sufficient to determine an approximation to the actual exact values, which may also lead to a progression of the determined values and thus a trend of the same
  • Such an approach can be used to further reduce the effort required for the evaluation of the determined quantity, so that both the expenditure on equipment and the amount of computation required for evaluating the amplitude of the pressure signal can be advantageously reduced.
  • pressure signal may be understood as a continuous pressure signal, if sufficiently sampled (eg 20 Hz) become. This signal can be subdivided into small time periods of, for example, 10 seconds, in which frequency and amplitude are considered constant (it is then spoken of a stationary signal).
  • the pressure signal may be composed of different signals.
  • a portion of the pressure signal may be a cardiac pressure signal, that is, a signal caused by the cardiac contraction.
  • Another component may be a pump pressure signal, that is to say a pressure signal, which may be continuous, caused by a blood pump.
  • the amplitude of the pressure signal or else a cardiac pressure signal
  • the amplitude of a stationary or approximately stationary (quasi-stationary) (cardiac) pressure signal section is understood according to the invention, for example over a time window of 10 seconds
  • the time window may have a duration of between 1 and 5 minutes.
  • the amplitude of the pressure signal evaluated by means of the method according to the invention can be determined during a blood treatment session using a blood treatment device. In particular, it can be determined or measured extracorporeally.
  • a "blood treatment device” can be used for blood treatment and / or blood purification and as a Dialysis device or an infusion pump be designed, which is connected, for example by means of shunt, fistula or catheter with the vascular system of the patient.
  • a dialysis device may include a device for hemodialysis, hemofiltration or hemodiafiltration. Such devices regularly have an extracorporeal blood pump.
  • An "amplitude of a pressure signal" may be measured in the extracorporeal blood circuit with one or more of the pressure sensors provided in a blood treatment device.
  • Suitable pressure sensors are well known in the art and include, but are not limited to, piezoelectric, piezoresistive, frequency-analog, capacitive, inductive pressure sensors and / or pressure sensors with Hall elements and combinations thereof.
  • Such a pressure sensor may be present in the arterial or venous branch of the tubing system or other sections, in particular to the blood pump of the blood treatment device, be integrated.
  • the amplitude of the pressure signal may include further undesired pressure signals, such as spurious signals, which may originate from other devices used in the blood treatment device, and / or measurement noise.
  • the measurement noise can be eliminated, for example, via a simple bandpass filter.
  • the method comprises a step of correcting the value of the amplitude of the pressure signal by a contribution of
  • Blood treatment device for the magnitude of the amplitude of the pressure signal.
  • Such a contribution may be, for example, an amplitude of the pressure signal or its height derived from an extracorporeal blood pump used in the treatment of blood.
  • the "correction of the amplitude of the pressure signal” can be carried out according to the methods known from EP 0 330 761 A1 and EP 0 957 956 B1, the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety.
  • the method known from the dissertation of one of the inventors of the present invention Ulrich Moissl, entitled “Cardiovascular Monitoring in Hemodialysis Therapy", Technische Vietnamese Darmstadt, Germany, 2005, can be used as well
  • the amplitude of the cardiac pressure signal becomes submerged during the patient's extracorporeal blood treatment at exemplary intervals of 10 seconds each
  • Correcting the magnitude of the amplitude of the pressure signal may occur simultaneously with the measurement thereof or at a later time. For example, it can be done automatically at certain predetermined times.
  • the intervals between times may vary depending on external conditions or measurement results.
  • a further preferred embodiment of the method provides for correcting the value of the amplitude of the pressure signal as a function of a signal transmitted by at least one position sensor.
  • the position sensor allows a scan of the cardiac pressure signal to a constant angle of rotation of the pump rotor.
  • the position sensor may be or cooperate with a Hall sensor which emits a pulse, but also as an optical sensor, e.g. recognizes a black line on the rotor, or in any other, known in the art, be configured.
  • a “Hall sensor” is a device for measuring an electrical voltage in a current-carrying conductor, which is located in a stationary
  • Hall sensors Magnetic field is located.
  • the functioning of Hall sensors is described, for example, in the paper by Josef Janisch, "What You Ever Wanted to Know About Hall Sensors: Small Effect - Great Impact", pages 1 to 5, elektronik industrie 7, 2006.
  • the Hall sensor or sensors can be used according to the invention as described in DE 102 30 413 Al, the relevant disclosure of which is hereby fully incorporated by reference.
  • Such a contribution may be a magnitude of an amplitude of the pressure signal from the blood pump.
  • the pressure signal is effectively undersampled with respect to the relevant cardiac signal components.
  • the amplitude of the heart pressure can not be continuously calculated here due to the undersampling, but one obtains sufficiently many values of, for example, over a period of minutes considered as constant course of the pressure signal and in particular of the cardiac pressure signal.
  • the amplitude which represents the maximum value of the pressure signal, can be estimated from the determined pressure signal values. If a maximum value of the pressure signal is always determined, this implicitly even results in its amplitude.
  • the histogram can also be built up by a time-synchronous sampling.
  • the method comprises correcting the magnitude of the amplitude of the
  • a “peristaltic blood pump” is a positive displacement pump commonly used in a blood treatment and / or blood purification process
  • Promoting blood flow in extracorporeal blood circulation can be designed, for example, as a roller pump.
  • Blood pump “means that the amplitude of the pressure signal is corrected by a specific signal of the blood pump, which correlates with a certain rotation angle of the blood pump, that is, the respective amplitudes measured at a certain rotation angle of the blood pump and / or under
  • the method comprises evaluating the value of the corrected amplitude of the
  • Pressure signal by comparing the amplitude with predetermined reference values.
  • predetermined reference values may be from the same patient and / or values obtained by other patients and / or empirical values and / or values from pathologically unremarkable persons.
  • a repeated evaluation of the amplitude can also serve to map a course of treatment or to detect a treatment success.
  • a further preferred development of the method according to the invention comprises the extracorporeal determination or measuring of the amplitude of the pressure signal. More preferred is the Method according to the invention carried out as an offline method, so that the patient advantageously does not have to be present for the determination or the evaluation. For example, it does not have to remain connected to a treatment device for evaluation.
  • the monitored or determined variable is a respiration signal.
  • the respiratory signal can be determined in patients with a cardiac catheter by measurements in the right atrium of the patient and, for example, the respiratory rate and / or the depth of breath of one or more breaths.
  • a respiratory profile of the patient can be imaged and thus respiratory fluctuations or an uneven one
  • the method according to the invention further comprises an evaluation of the amplitude the pressure signal to observe a long-term trend of, in particular cardiovascular, sizes.
  • the "monitoring of the long-term trend" may comprise a period of several hours to a few weeks and / or months, and such a period may span a plurality or a multiplicity of dialysis treatments in a dialysis patient.
  • a fistula and in particular a new fistula installation can be monitored over several months by evaluating the pressure amplitude signal in order to detect changes in the vascular access before they become critical or in need of treatment.
  • evaluating the pressure amplitude signal in order to detect changes in the vascular access before they become critical or in need of treatment.
  • Beginning stenoses can be detected and dilated in good time if necessary, for example by using balloon catheters.
  • amplitude of the patient's cardiac pressure signal possibly in addition to a change in the heart rate, mean fistula pressure or a change thereof and / or other dialysis-specific variables or their change - in a long-term monitoring.
  • the method according to the invention can be used during a blood treatment, in particular hemodialysis, hemofiltration or hemodiafiltration. It may be advantageous to use the measuring and / or evaluation devices of the blood treatment device already provided for the blood treatment for carrying out the method according to the invention.
  • the method according to the invention serves to create a classification of a patient with the advantages known for this purpose.
  • the accuracy of the statement for an individual patient can be increased by classification.
  • the quantity to be determined and / or monitored is a heart rate and / or an arrhythmia and / or the function of a cardiac pacemaker.
  • Potassium content is increased or their composition is changed otherwise.
  • a Fourier spectrum of the cardiac amplitudes can be formed over a treatment or a treatment excerpt (for example 10 to 30 minutes). This allows rhythmic changes of the Heart signal amplitude are detected. From the perspective of a continuous 20 Hz cardiac pressure signal that would be an amplitude modulation. In analogy to the "Heart Rate Variability" one could, for example, speak of a "Heart Amplitude Variability".
  • This procedure could e.g. reflect the influence of hormonal blood pressure regulation of the baroreceptor loop or similar long-term control loop oscillations, but also a short-term beat-to-beat modulation of the
  • the present invention is not limited to the sizes exemplified herein. If desired, it is also possible to determine and / or monitor other quantities, not mentioned here, in particular physiological quantities.
  • the object of the present invention is further achieved with a device according to claim 17.
  • the device according to the invention can in each case be used for carrying out the method according to the invention in each of its
  • Embodiments have required and suitable facilities. To avoid repetitions of the function of the individual components, elements and / or advantages, reference is made to the components, elements and / or method steps explained in connection with the method according to the invention. Leave by means of the device according to the invention to achieve the benefits achieved by the method according to the invention undiminished.
  • the object according to the invention is also achieved with a device according to claim 18.
  • This device according to the invention has at least corresponding devices for evaluating and possibly measuring an amplitude of a pressure signal.
  • each device according to the invention can be or have automated devices and / or data processing devices, such as a CPU.
  • the amplitude of the pressure signal can be statistically evaluated by means of appropriate facilities. It can like the heart rate by means of appropriate facilities during a dialysis treatment extracted from the measured at the extracorporeal blood circuit amplitude of the pressure signal and possibly recorded.
  • the device according to the invention further comprises at least one means for correcting the value of the amplitude of the pressure signal by a contribution of one
  • Blood treatment device for the magnitude of the amplitude of the pressure signal in response to a signal or pulse at least one position sensor or Hall sensor and / or depending on the angle of rotation of another suitable technical size of a blood pump of the blood treatment device.
  • Such a contribution may be an amplitude of the pressure signal of a blood pump.
  • the correction of the amplitude of the pressure signal is preferably carried out automatically.
  • Pressure signal may be predetermined by a specific signal at least one Hall sensor and / or a certain angle of rotation of a blood pump of the blood treatment device.
  • the pump signal can already be implicitly corrected.
  • the pressure contribution of the pump is always the same in the optimal case and is z.
  • the fistula pressure can be calculated from this: If the geometry of the pump, needle and tube is identical or comparable, and the blood viscosity / hematocrit is given, a pure pump pressure curve can be recorded in the laboratory.
  • the difference between their course and a course of the measured values or the pressure signal is the fistula pressure, provided that all other conditions correspond to the laboratory environment; otherwise, an approximation of the fistula pressure or its course can be obtained by the above-mentioned procedure.
  • the device also has a device for holding reference values.
  • This device may serve to store the reference values and may be a storage device which is common in the art and suitable for this purpose, such as a ROM, a RAM, a floppy disk, a memory card, a USB stick and the like.
  • the device according to the invention may further comprise further means for filtering interfering signals and / or for
  • the filtering can be as in the o. G. Dissertation described. Its content is included here by reference.
  • a blood treatment device comprises at least one device according to the invention as described above.
  • a blood treatment device may be configured as a dialysis device, as described above in connection with a blood treatment.
  • the method according to the invention and the device according to the invention it is advantageously possible, at least a, in particular cardiovascular, size to determine or monitor the physical condition of a patient.
  • This can be done according to the invention without special effort and also non-invasive. Its execution is also possible without significant additional equipment expense, especially during a blood treatment.
  • the method according to the invention advantageously makes it possible in particular to detect a change in a vascular access (eg fistula or shunt). This applies in particular to a long-term monitoring of the amplitude of the pressure signal.
  • special training and / or training of the hospital staff and / or the staff in medical practices is advantageously not required.
  • the inventive method is therefore characterized by its ease of execution and comparatively easy readability. This is especially true when measuring the amplitude of the pressure signal at a certain predetermined time of a Hall sensor signal and / or rotationally synchronous with the blood pump provided in the blood treatment device and correcting the detected amplitude of the pressure signal by a known contribution of the blood treatment device to the signal, for example by the contribution of the blood pump , If the amplitude of the pressure signal of the blood pump at a certain rotation angle is known, the correction can be advantageously further simplified, since in each case a substantially equal amount for the value of the contribution of the blood pump to the height of the amplitude assumed and the determined amplitude of the pressure signal in each case known value can be corrected to obtain the desired amplitude of the patient's heart signal or an approximate value. This can be particularly advantageous if the blood pump is not sufficient evenly rotated.
  • the ability to detect calcifications within a fistula or in the patient's vasculature is another advantageous application of the present invention.
  • the amplitude of the cardiac pressure signal can be determined if the contribution of the pump is always the same (which is guaranteed by the Hall sensor synchronous sensing at always the same rotor position) or at least approximately the same.
  • Evaluating the amplitude of the pressure signal, the amplitude of the cardiac pressure signal of a patient, or an approximation thereof, may be advantageously used for locating stenoses and / or assessing the condition of a fistula and for timely prevention of critical conditions.
  • By comparing the desired characteristic quantities with reference values and / or observing a trend of the magnitudes the development of a pathological condition can be prevented and / or the deterioration to a critical condition can be prevented.
  • the execution of the invention The method does not inconvenience a patient, especially if the method - which is also usable online - is used offline, which is an advantage of the offline implementation.
  • a further advantage of the method according to the invention is that the patient does not have to be present at the time of the evaluation.
  • the combination of the method according to the invention with a blood treatment such as hemodialysis, hemofiltration or hemodiafiltration, as well as the combination of the device according to the invention with a suitable for this purpose blood treatment device requires little expenditure on equipment and can thus save both time and costs as well as further inconvenience to the patient advantageous to avoid.
  • Pulse amplitude If, for example, the pulse amplitude decreases during treatment, this may be due to a decrease in stroke volume or to a decrease in fistula pressure. It may accordingly be possible to take into account mathematically the effect of the stroke volume on the recorded heart rate and thus to conclude on a relative change in the fistula pressure. Furthermore, it may be possible to conclude on the blood supply of the fistula via the determination of the amplitude of the pressure signal at different rotational speeds of the blood pump and thus, if appropriate, to estimate the fistula flow.
  • the method according to the invention is also described above in connection with a blood treatment device, the present invention is not limited to use in a patient in which a blood treatment and / or blood purification is performed by means of a corresponding device.
  • Fig. 1 shows schematically the principle of a cardiac signal extraction
  • FIG. 2 shows graphs of a heart rate (above) and an amplitude of a cardiac pressure signal (below) above FIG. 2
  • FIG. 3 shows value ranges of amplitudes of the
  • Fig. 4 shows graphs of a heart rate (above) and an amplitude of a heart pressure signal (below) versus time;
  • Fig. 5 is a graph showing a superposition of influences of respiration and the amplitude of the cardiac pressure signal over time
  • Fig. 6 is a graph showing Cheyne-Stokes respiration
  • Fig. 7 shows further graphs of a heart rate (above) and an amplitude of a cardiac pressure signal (below) versus time;
  • Fig. 8 shows schematically the extraction of a
  • FIG. 9 schematically shows the deviation of a pump frequency from a nominal frequency (FIG. 9a) and the difference between a time-synchronous (FIG. 9b) and an angle-synchronous (FIG. 9c) sampling of the pump signal;
  • FIG. 10 shows a graph of an amplitude of a cardiac pressure signal versus a corrected fistula pressure.
  • Fig. 1 illustrates, schematically simplified, the principle of cardiac signal extraction.
  • a fistula (not shown) was applied for the purpose of blood treatment.
  • the fistula is connected to a blood treatment device 5, which has an arterial limb 7 and a venous limb 9.
  • the blood treatment device 5 has a dialyzer 15, and on its arterial side a pressure sensor 11, a blood pump 13, on its venous side a pressure sensor 17 and a drip chamber 19.
  • the pressure signal 21 detected by the pressure sensor 11 comprises the cardiac pressure signal 23 of the patient 1, a contribution 25 from the blood pump 13 and a measurement noise 27.
  • the amplitude of the cardiac pressure signal 23 can be determined according to the present invention from the detected pressure signal 21. An evaluation of the amplitude of the determined cardiac pressure signal 23 is as described above also subject of the present invention.
  • Fig. 2 shows graphs of a heart rate 29 (above, given in [bpm], ie beats per minute) and an amplitude of a cardiac pressure signal 23 (below) over the duration of a blood treatment.
  • the heart rate was validated by the inventors using a standard ECG device.
  • the base frequency 25 of the blood pump of the blood treatment device used is designated 5008 of
  • the course of the heart rate 29 has in Fig. 2 on some jumps.
  • the heart rate 29 is expected to increase at time 31 of the patient's waking up, at time 33 of breakfast, at time 35 at the midpoint of treatment, or at a time 37 visit.
  • the cardiac pressure signal 23 is also subject to significant trends. Its amplitude varies between approximately 4 and 1 mmHg.
  • FIG. 3 shows values for the amplitudes of a cardiac pressure signal in mmHg over a time between February (02/08) and September (09/08) of the year 2008.
  • the bars 38 respectively represent the median 39 and the tenth and ninetieth percentile of the amplitudes of the Heart pressure signal of a complete treatment dar.
  • a fistula new plant at a time 40 as a graft previously a central venous catheter was used.
  • the mean amplitude of the cardiac pressure signal then continued to increase over weeks, suggesting a developing fistula outflow stenosis.
  • Outflow canals occur regularly in Goretex grafts.
  • the period observed here represents approximately the maturation time for the graft.
  • a range can be defined in the amplitude of the cardiac pressure signal should be long term.
  • a drainage stenosis with an amplitude of the cardiac pressure signal of> 20 mmHg can already significantly restrict the fistula flow.
  • Such an area may be universal or newly determined for each patient.
  • the long-term monitoring of the amplitude of the cardiac pressure signal can be used to detect changes in the vascular access.
  • FIG. 4 shows graphs of a heart rate 29 (above) and an amplitude of a cardiac pressure signal 23 (below) versus time.
  • the jump to time 41 occurring in both graphs after approximately 130 minutes reflects a transition to intermittent atrial fibrillation. Such a process leads to a high irregular pulse, as can be seen in Fig. 4 above.
  • FIG. 5 graphically illustrates a superposition 43 of influences of respiration and cardiac pressure signal over time.
  • the overlay 43 is composed of small peaks of the heartbeat and large fluctuations of the respiration. Breathing is particularly in catheterized patients when measured in the right atrium representable. The intrathoracic pressure of respiration is detectable as shown in FIG.
  • Fig. 6 shows Cheyne-Stokes respiration. This takes five to six consecutive breaths followed by a breathing pause. In the breathing space the cardiac pulsation is clearly recognizable on the basis of the characteristic amplitude of the cardiac pressure signal 23.
  • FIG. 7 shows in a further graph a heart rate (top) and the amplitude of a heart pressure signal (bottom) currently.
  • the corresponding data were obtained from a pacemaker patient.
  • the pacemaker only "intervenes” occasionally, resulting in the two different heart rates shown.
  • FIG. 8 shows schematically the extraction of a cardiac pressure signal 23 from a measurement signal 45, which in addition to the cardiac pressure signal also has a pump signal (top), and a corresponding histogram (below). The extraction of the cardiac pressure signal 23 takes place by detecting
  • Hall sensor signals of a blood pump such as a blood pump of a dialysis machine of the machine generation with the name 5008 from Fresenius Medical Care.
  • the circles 47 reproduce the Hall sensor synchronous scanning.
  • Circles 49 indicate the cardiac pressure signal at the time of the Hall sensor pulses. Scanning is done with each Hall sensor pulse.
  • the histogram represents the values of circles 49. Standard deviations can be understood as a measure of the strength of the pulsation.
  • the mean value in the histogram can give or make a statement about the fistula pressure.
  • the cardiac pressure amplitude for example, the mean +/- one standard deviation serve. It is also possible to use a percentile (10th, 90th, etc.), a percentile range, or combinations thereof.
  • FIG. 9 schematically shows the difference between a time-synchronous (FIG. 9b) and an angle-synchronous (FIG. 9c) sampling of the pump signal.
  • the arterial pressure signal can also be sampled angle synchronously with a pump rotor. This can improve the extraction of the cardiac pressure signal, especially if the blood pump does not rotate completely uniformly, i. h if the Pump frequency 51 deviates from a nominal frequency 53 as shown in Fig. 9a.
  • the unit [Hz] stands for the pump frequency.
  • FIG. 10 shows a graph of a cardiac pressure signal 23 over a hydrostatically corrected fistula pressure P Forr (at the arterial needle within the fistula) with values from more than 50 dialysis treatments.
  • P Forr at the arterial needle within the fistula
  • this is due to the drop in stroke volume: as the blood supply during treatment decreases, so does the stroke volume, which compensatively leads to an increased heart rate.
  • this can be explained by a decrease in fistula pressure.
  • a relative change in fistula pressure may be inferred when the impact volume effect is corrected, for example, over the heart rate.
  • the relationship between fistula pressure and amplitude may also be due to the elasticity of the fistula.
  • a bulging fistula can not stretch further and transmits heart pulses with less damping or almost no damping.
  • An empty, sagging fistula dampens the pulsation more. Further, by determining the amplitude at different rotational speeds of the blood pump, it is possible to deduce the blood supply of the fistula and thus to make an estimate of the fistula flow.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln und/oder Überwachen von Größen, insbesondere kardiovaskulären Größen, den Zustand eines Patienten betreffend und eine Vorrichtung zum Messen einer Amplitude eines Herzdrucksignals. Die Amplitude des Drucksignals kann mittels eines Drucksensors (11) einer Blutbehandlungsvorrichtung (5) erfasst und in ihrer Höhe um den Beitrag der Blutpumpe (13) der Blutbehandlungsvorrichtung (5) zum Ermitteln der Amplitude des Herzdrucksignals des Patienten (1) korrigiert werden. Der so ermittelte Wert der Amplitude des Drucksignals kann anschließend ausgewertet werden, zum Beispiel zum Lokalisieren von Stenosen und/oder zum Beurteilen des Zustands einer Fistel.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln und/oder Überwachen eines körperlichen Zustandes, insbesondere einer kardiovaskulären Größe, eines Patienten basierend auf einer
Amplitude eines Drucksignals
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum Ermitteln und/oder Überwachen eines körperlichen Zustandes eines Patienten und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 17 zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Sie betrifft ferner eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 18 und eine Behandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 23.
Zum Ermitteln und Überwachen des körperlichen Zustandes eines Patienten werden in der Praxis geeignete Größen ermittelt und ausgewertet. Basierend hierauf können Rückschlüsse auf den Zustand des Patienten zu einem vergangenen Zeitpunkt, zum Zeitpunkt einer Messung oder zu einem späteren Zeitpunkt gezogen werden/ gegebenenfalls werden entsprechend Maßnahmen ergriffen. Derartige Verfahren und dazu verwendete Vorrichtungen sind für die Herzrate - als Beispiel für eine ermittelte und ausgewertete Größe - aus der EP 0 330 761 Al und der EP 0 957 956 bekannt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein weiteres Verfahren sowie geeignete Vorrichtungen zum Ermitteln und/oder Überwachen eines körperlichen Zustandes eines Patienten anzugeben.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ein Auswerten einer Amplitude eines Drucksignals. Eine Amplitude eines Drucksignals ist dabei erfindungsgemäß als ein einzelner Wert - und insbesondere dessen Höhe - zu verstehen, nicht als ein Signal.
Ein Erfassen der Herzrate zur Beurteilung des körperlichen Zustands eines Patienten ist wie oben ausgeführt bereits bekannt. Nun hat sich überraschend bei Untersuchungen der Anmelderin von Amplituden von Drucksignalen von 50 Patienten, bei welchen eine Blutbehandlung durchgeführt wurde, herausgestellt, dass eine „Amplitude eines Drucksignals" in vorteilhafter Weise ebenfalls zum Beurteilen des körperlichen Zustands des Patienten verwendet werden kann. Dabei ist erfindungsgemäß unter „Amplitude eines Drucksignals" eine am Körper eines Patienten oder extrakorporal - z. B. bei einer medizinischen Behandlung - gemessene oder aus solchen Messungen ermittelte Amplitude eines Drucksignals, insbesondere eine Amplitude eines Herzdrucksignals des Patienten oder eine Näherung hiervon, zu verstehen. Die Amplitude eines Drucksignals, und insbesondere die Amplitude eines Herzdrucksignals, bzw. deren Verlauf, kann ebenso wie die Herzrate Schwankungen bzw. Veränderungen, beispielsweise während einer Dialysebehandlung des Patienten oder auch über längere Zeiträume hinweg, unterworfen sein.
Bei einer Dialysebehandlung können die Ursachen hierfür Änderungen des Schlagvolumens des Herzens, des Fisteldrucks, der Füllung der Fistel beziehungsweise des Gefäßsystems, des Sitzes der Nadel, ein arterieller Unterdruck im Schlauchsystem der Blutbehandlungsvorrichtung, eine sich entwickelnde Zu- oder Abflussstenose der Fistel - insbesondere bei Goretex-Grafts - Gefäßsteifigkeit, Elastizität, Kalzifizierung der Fistel und/oder der zu- /abführenden Blutgefäße oder Reflexionen der Pulswelle im Gefäßsystem und andere sein.
Bei Dialyse-Patienten wie bei Nicht-Dialyse-Patienten können weitere Gründe zur Schwankung oder Veränderung führen oder diese begünstigen. Die Schwankungen der Amplitude des Drucksignals und insbesondere der Amplitude des Herzdrucksignals können durch das Schlagvolumen des Herzens, das Herzzeitvolumen, den Auswurf, die Kontraktilität , Herzklappenfehler, den Gefäßstatus - insbesondere bei
Diabetespatienten - oder Änderungen hiervon bedingt sein. Die Schwankungen oder Veränderungen können ferner durch technische Gegebenheiten oder andere Umstände wie Punktionsort, Stärke der Nadel, Compliance eines verwendeten Systems, Lagewechsel des Patienten, Bewegungen des Patienten, Rezirkulation, hydrostatische Druckaufschläge, Änderungen des TPR (total peripheral resistance oder Gefäßwiderstand in peripheren Blutgefäßen) oder dergleichen bedingt sein. Die Auswertung der Amplitude des Drucksignals und vor allem der Amplitude des Herzdrucksignals kann in vorteilhafter Weise zum Beurteilen der oben genannten und weiterer Phänomene oder Veränderungen im Sinne eines „körperlichen Zustandes" - wie vorliegend zu verstehen - eingesetzt werden. Bei Dialysepatienten kann insbesondere die Abschätzung des Schlagvolumens oder Herzzeitvolumens (cardiac output) des Herzens mittels einer Auswertung der Amplitude des Drucksignals von großem Interesse sein. Eine „Amplitude des Drucksignals" kann erfindungsgemäß der ermittelte oder gemessene Wert des Drucksignals - oder dessen Höhe - in einer maximalen Auslenkung bzw. in einem Maximum bezeichnen. Die maximale Auslenkung kann als die Differenz zwischen dem Wert des maximalen Druck-Peaks und einer Grundlinie, üblicherweise einem Mitteldruck, wie beispielsweise 0 mmHg, bestimmt sein. Die Amplitude des Drucksignals kann ferner auf andere Weise festgelegt sein.
Das „Ermitteln und/oder Überwachen wenigstens eines körperlichen Zustandes" oder einer Größe den körperlichen Zustand eines Patienten betreffend (wobei „körperlicher Zustand" und „Größe, den körperlichen Zustand betreffend" im Folgenden auch synonym verwendet sein können) kann sowohl zum Beurteilen eines pathologischen Zustands als auch eines nicht krankhaften, insbesondere physiologischen, Zustands des Patienten erfolgen. Es kann zu dessen Überwachung und/oder zur Begleitung oder Überwachung einer Behandlung des Patienten und/oder zu diagnostischen Zwecken erfolgen.
Das Ermitteln und/oder Überwachen kann ohne Vergleich der Amplitude des Drucksignals oder der Auswertungsergebnisse mit Referenzwerten weiterer Patienten erfolgen. So kann das Verfolgen einer intra-individuellen Entwicklung oder Veränderung der Amplitude des Drucksignals stets desselben Patienten über einen Zeitraum bereits zu einer Aussage über dessen körperlichen Zustand führen. Ein Vergleich mit Referenzdaten Dritter ist hierzu ersichtlich nicht erforderlich, jedoch möglich und in einer bevorzugten Ausführungsform auch vorgesehen.
Das „Ermitteln und/oder Überwachen" kann während einer Behandlung des Patienten erfolgen, es kann jedoch auch zu einem späteren Zeitpunkt ohne Beisein des Patienten beziehungsweise ohne dass der Patient noch an eine Einrichtung zum Ermitteln der Amplitude des Drucksignals und/oder einer Behandlungsvorrichtung angeschlossen ist, erfolgen. Ferner muss die Amplitude des Drucksignals nicht im engeren Sinn am Patienten ermittelt worden sein. Die Amplitude des Drucksignals kann auch extrakorporal an einer Blutpumpe, einem Blutkreislauf oder dergleichen ermittelt worden sein.
Eine „Größe, den körperlichen Zustand eines Patienten betreffend" oder ein „körperlicher Zustand" kann jede beliebige, insbesondere physiologische, Größe sein, die als charakteristische Größe zum Beurteilen und Kennzeichnen des körperlichen Zustands - oder eines Teilaspekts hiervon - eines Patienten geeignet ist. Beispiele hierfür schließen kardiovaskuläre Größen wie Fisteldurchblutung bei einem Dialysepatienten mit Fistelanlage oder Shunt, eine Herzrate, eine Herzdruckamplitude, einen Fistelzustand, eine Arrhythmie, die Funktion eines Herzschrittmachers und respiratorische Größen ein, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein. Eine respiratorische Größe kann zum Beispiel ein Atmungssignal wie die Atemfrequenz, ein pathologisches Atemmuster wie eine paradoxe Atmung, und dergleichen sein. Unter dem körperlichen Zustand wird erfindungsgemäß jedoch nicht bereits die Amplitude des Drucksignals und insbesondere nicht die Amplitude des Herzdrucksignals verstanden. Erst deren Auswertung, nicht bereits ihre Messung oder Ermittlung, erlaubt den Rückschluss auf den körperlichen Zustand im Sinne der vorliegenden Erfindung.
Obwohl die vorliegende Beschreibung an verschiedenen Stellen exemplarisch auf Dialysepatienten bezogen ist, ist die vorliegende Erfindung keinesfalls auf solche Dialysepatienten beschränkt.
Ein „Patient" im Sinne der vorliegenden Erfindung kann ein Zugehöriger jeder Spezie (Mensch oder Tier) sein, gleich ob krank oder gesund.
Das „Auswerten der Amplitude des Drucksignals" kann beispielsweise mit Hilfe entsprechender und ggf. unterschiedlicher Auswerteeinrichtungen und/oder
Auswerteverfahren erfolgen. Dabei kann das „Auswerten der Amplitude des Drucksignals" sowohl ein exaktes Auswerten der Höhe oder des Verlaufs der Amplitude des Drucksignals - zum Beispiel mittels verschiedener Rechenoperationen - wie auch ein Abschätzen der Höhe oder des Verlaufs der Amplitude des Drucksignals beziehungsweise eines Trends desselben aus der ermittelten Amplitude des Drucksignals bzw. der Höhe oder des Verlaufs beinhalten. Die im Einzelfall erforderliche Auswertung kann von Patient zu Patient verschieden sein; ein Fachmann kann anhand der gegebenen Umstände bestimmen, welche Art der Auswertung zur optimalen Betreuung des Patienten geeignet scheint. Beispiele einer Auswertung werden unten stehend gegeben. Eine Zuordnung zu bestimmten Krankheitsbildern oder Symptomen ist zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht erforderlich und nicht vorgesehen. Das erfindungsgemäße Verfahren dient vielmehr dem Erzielen von Kennzahlen, Parameterwerten und dergleichen. Dies gilt insbesondere auch für den Schritt des Auswertens.
Zum „Auswerten" der Amplitude des Drucksignals kann erfindungsgemäß jede aus der Amplitude erkennbare oder herleitbare Information sowie aus den Mess- oder Bestimmungsbedingungen herleitbare Information verwendet werden. So kann bereits die Höhe der Amplitude eine Aussage erlauben. Auch eine Höhe der Amplitude verglichen mit Amplituden anderer Patienten kann eine Aussage erlauben; ihr Vergleich mit derartigen Daten und das Ziehen von Erkenntnissen hieraus kann daher ebenfalls ein Auswerten im Sinne der Erfindung sein. Ferner kann der Verlauf der Amplitude eine Information über den körperlichen Zustand geben. Dabei kann der Verlauf aus einer Darstellung mehrerer Herzamplitudenwerte über der Zeit entsprechen oder dieser entnommen werden. Eine Zeitdifferenz (=1/Abtastrate, entsprechend also dem Kehrwert der Abtastrate) zwischen einzelnen Herzamplitudenwerten kann z.B. die Hälfte desjenigen Zeitfensters (hier 5 Sekunden) betragen, über welches die Amplitude ermittelt wurde. Zum „Auswerten" kann auch die mittlere Amplitude des Druck- und insbesondere des Herzdrucksignals, beispielsweise während einer Behandlungssitzung des Patienten oder einen anderen Zeitraum, verstanden werden. Wurden beispielsweise über 10-Sekunden- Abschnitte während einer Behandlung quasi-stationäre Werte für die Amplituden des Drucksignals ermittelt, so kann man über diese Werte (d.h. also über deren Verlauf hinweg) den Mittelwert oder Median bilden, und erhält somit pro Behandlung - oder für einen Zeitraum allgemein - einen Wert, den man über einen längeren Zeitraum (Wochen/Monate) hinweg verfolgen kann. Auch durch Auswerten dieses Wertes sind
Aussagen über den körperlichen Zustand möglich. Ferner kann es möglich sein, Trends zu bestimmen. Natürlich fällt unter „Auswerten" auch ein Vergleich eines Verlaufs der Amplitude mit Verläufen bei weiteren Patienten.
Erfindungsgemäß kann bevorzugt die Amplitude des Drucksignals allein ausgewertet werden. Es können zum Ermitteln und/oder Überwachen jedoch auch zusätzliche Größe berücksichtigt werden. Dabei können die Größen zu gleichen oder verschiedenen Zeitpunkten gemessen werden. Die Größen können in direktem Zusammenhang miteinander stehen oder voneinander unabhängig sein.
Ferner kann eine solche Größe - wie auch die Amplitude des Drucksignals - auch ermittelt und/oder überwacht werden, indem sie nicht direkt als Messwert erfasst, sondern durch Auswerten, Filtern, Umrechnen oder dergleichen einer anderen, insbesondere gemessenen, Größe erhalten wird.
Die andere Größe kann dabei eine auf andere Weise zugängliche Größe sein. Die o. g. Auswertung kann beispielsweise durch Messen und Auswerten von zusätzlichen Größen wie Herzrate, mittlerem Fisteldruck ((Part (arterieller Fisteldruck) + Pven (venöser Fisteldruck) ) /2) oder anderen, insbesondere dialysespezifischen Parametern, ergänzt werden.
Um aussagekräftige Rückschlüsse ziehen zu können, muss ein „Auswerten" nicht notwendigerweise exakte Werte liefern. Es kann ggf. auch ausreichen, eine Annäherung an die tatsächlich vorliegenden exakten Werte zu ermitteln. Auch hiermit kann sich ein Verlauf der ermittelten Werte und damit ein Trend derselben verfolgen lassen. Eine solche Vorgehensweise kann dazu dienen, den Aufwand für die Auswertung der ermittelten Größe weiter zu verringern. Sowohl der apparative Aufwand als auch ein zur Auswertung der Amplitude des Drucksignals erforderlicher Rechenaufwand können so vorteilhaft verringert werden.
Bei der Beschreibung der vorliegenden Erfindung kann der Begriff des „Drucksignals" als kontinuierliches Drucksignal - falls ausreichend hoch abgetastet (z.B. 20 Hz) - verstanden werden. Dieses Signal kann man in kleine Zeitabschnitte von z.B. 10 Sekunden unterteilen, in denen Frequenz und Amplitude als konstant betrachtet werden (es wird dann von einem stationären Signal gesprochen) . Das Drucksignal kann aus unterschiedlichen Signalen zusammengesetzt sein. Ein Anteil des Drucksignals kann ein Herzdrucksignal sein, also ein durch die Herzkontraktion bewirktes Signal. Ein weiterer Anteil kann ein Pumpendrucksignal sein, also ein von einer Blutpumpe hervorgerufenes, ggf. kontinuierliches, Drucksignal.
Bei einer „Amplitude des Drucksignals" - oder auch eines Herzdrucksignals - wird erfindungsgemäß die Amplitude eines stationären oder annähernd stationären (quasi-stationären) (Herz-) Drucksignal-Abschnitts verstanden, beispielsweise über ein Zeitfenster von 10 Sekunden. Mit Hilfe eines Histogramms wie in Figur 8 gezeigt erhält man folglich eine Schätzung eines einzigen Herzamplitudenwertes über dasjenige Zeitfenster, welches zum Füllen des Histogramms verwendet wurde (das Zeitfenster kann beispielsweise eine Dauer von zwischen 1 und 5 Minuten haben) .
Vorteilhafte Weiterentwicklungen der vorliegenden Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche.
Die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgewertete Amplitude des Drucksignals kann während einer Blutbehandlungssitzung unter Verwendung einer Blutbehandlungsvorrichtung ermittelt werden. Sie kann insbesondere extrakorporal ermittelt oder gemessen werden.
Eine „Blutbehandlungsvorrichtung" kann zur Blutbehandlung und/oder Blutreinigung eingesetzt werden und als eine Dialysevorrichtung oder eine Infusionspumpe ausgestaltet sein, welche beispielsweise mittels Shunt, Fistel oder Katheter mit dem Gefäßsystem des Patienten verbunden ist. Bei einer Dialysevorrichtung kann es sich u. a. um eine Einrichtung für eine Hämodialyse, Hämofiltration oder Hämodiafiltration handeln. Regelmäßig weisen derartige Einrichtungen eine extrakorporalen Blutpumpe auf.
Um aussagekräftige Rückschlüsse ziehen zu können, muss ein „Ermitteln" nicht notwendigerweise exakte Werte liefern.
Regelmäßig genügt es, lediglich ein Niveau oder einen Trend derselben zu kennen. Auch eine Annäherung an die tatsächlich vorliegenden exakten Werte kann ggf. genügen. Eine derart vereinfachte Vorgehensweise kann den Aufwand für das Ermitteln der relevanten Größe weiter verringern. Der apparative Aufwand zum Ermitteln der Größe, insbesondere ein Mess- oder Rechenaufwand, kann so vorteilhaft verringert werden.
Eine „Amplitude eines Drucksignals" kann im extrakorporalen Blutkreislauf mit einem oder mehreren der in einer Blutbehandlungsvorrichtung vorgesehenen Drucksensoren gemessen werden.
Geeignete Drucksensoren sind im Stand der Technik allgemein bekannt und schließen, ohne darauf beschränkt zu sein, piezoelektrische, piezoresistive, frequenzanaloge, kapazitative, induktive Drucksensoren und/oder Drucksensoren mit Hallelementen sowie Kombinationen derselben ein.
Ein solcher Drucksensor kann im arteriellen oder venösen Zweig des Schlauchsystems oder anderen Abschnitten, insbesondere an der Blutpumpe der Blutbehandlungsvorrichtung, integriert sein.
Neben der gewünschten Amplitude des Drucksignals, welche beispielsweise die tatsächliche Amplitude des Herzdrucks des Patienten ist, kann die Amplitude des Drucksignals weitere unerwünschte Drucksignale, wie beispielsweise Störsignale, die von weiteren in der Blutbehandlungsvorrichtung eingesetzten Einrichtungen stammen können, und/oder Messrauschen umfassen.
Diese für eine Auswertung ggf. unerwünschten weiteren Amplituden von Drucksignalen können mittels bekannter Verfahren vom relevanten Signalanteil eliminiert werden.
Das Messrauschen kann zum Beispiel über einen einfachen Bandpassfilter eliminiert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren daher einen Schritt des Korrigierens des Wertes der Amplitude des Drucksignals um einen Beitrag der
Blutbehandlungsvorrichtung zur Höhe der Amplitude des Drucksignals .
Ein solcher Beitrag kann zum Beispiel eine von einer bei der Blutbehandlung verwendeten extrakorporalen Blutpumpe stammende Amplitude des Drucksignals bzw. dessen Höhe sein.
Das „Korrigieren der Amplitude des Drucksignals" kann gemäß den aus der EP 0 330 761 Al und der EP 0 957 956 Bl bekannten Verfahren erfolgen, auf deren diesbezügliche Offenbarung hierin vollinhaltlich Bezug genommen wird. Daneben kann auch das aus der Dissertation einer der Erfinder der vorliegenden Erfindung, Ulrich Moissl, mit dem Titel „Kardiovaskuläre Überwachung bei der Hämodialysetherapie" , Technische Universität Darmstadt, Deutschland, 2005, bekannte Verfahren verwendet werden. Auf die diesbezügliche Offenbarung der Dissertation wird hiermit ebenfalls vollinhaltlich Bezug genommen. Gemäß der dort beschriebenen Vorgehensweise wird die Amplitude des Herzdrucksignals während der extrakorporalen Blutbehandlung des Patienten in exemplarischen Abständen von jeweils 10 Sekunden unter
Berücksichtigung eines aktuellen Signalmodells der Blutpumpe ermittelt. Dies erlaubt eine realitätsnahe Nachbildung des zeitlichen Verlaufs und der Amplitude des Drucksignals. Ein Online-Verfahren ist in der Dissertation ebenfalls beschrieben, welches bei jedem neuen Abtastpunkt (also z.B. 20 Mal pro Sekunde) den neuen Herzdrucksignalwert ausgibt. Die hierzu verwendeten Algorithmen sind in der oben genannten Dissertation beschrieben. Auch der diesbezügliche Inhalt der Dissertation wird daher an dieser Stelle durch Bezugnahme mit aufgenommen.
Aus der DE 101 15 991 Cl, der EP 0 330 761 Al, der EP 0 957 956 Bl und der US 2005/0010118 Al sind Verfahren zur Trennung von Herzsignal und Blutpumpensignal bekannt, bei welchen die Signale aufgrund unterschiedlicher Frequenzspektren getrennt werden. Auch der diesbezügliche Inhalt jener (Patentschriften wird an dieser Stelle durch Bezugnahme mit aufgenommen.
Das Korrigieren der Höhe der Amplitude des Drucksignals kann zeitgleich mit der Messung desselben oder zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen. Es kann zum Beispiel automatisch zu bestimmten vorgegebenen Zeitpunkten erfolgen.
Die Abstände zwischen den Zeitpunkten können in Abhängigkeit von äußeren Bedingungen oder von Messergebnissen variieren.
Eine weiter bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens sieht das Korrigieren des Wertes der Amplitude des Drucksignals in Abhängigkeit von einem von wenigstens einem Positionssensor übermittelten Signal vor. Der Positionssensor ermöglicht eine Abtastung des Herzdrucksignals zu einem konstanten Drehwinkel des Pumpenrotors.
Der Positionssensor kann ein Hallsensor sein oder mit diesem zusammenwirken, welcher einen Impuls abgibt, aber auch als ein optischer Sensor, der z.B. einen schwarzen Strich am Rotor erkennt, oder auf jede andere, dem Fachmann bekannte Weise, ausgestaltet sein. Ein „Hallsensor" ist eine Einrichtung zum Messen einer elektrischen Spannung in einem stromdurchflossenen Leiter, der sich in einem stationären
Magnetfeld befindet. Die Funktionsweise von Hallsensoren ist zum Beispiel in der Abhandlung von Josef Janisch, „Was Sie schon immer über Hallsensoren wissen wollten : Kleiner Effekt - Große Wirkung" , Seiten 1 bis 5, elektronik industrie 7, 2006, beschrieben.
Der oder die Hallsensoren können erfindungsgemäß eingesetzt werden wie in der DE 102 30 413 Al beschrieben, deren diesbezügliche Offenbarung hiermit vollumfänglich durch Bezug aufgenommen ist.
Das „Korrigieren des Wertes der Amplitude des Drucksignals in Abhängigkeit von einem von einem Positionssensor, insbesondere einem Hallsensor übermittelten Signal oder abgegebenem Impuls" bedeutet beispielsweise, dass die Amplitude des ermittelten Drucksignals um einen zu einem bestimmten Zeitpunkt vom einem Sensor aufgrund eines vom Hallsensor erzeugten Impulses übermittelten Beitrag der Blutbehandlungsvorrichtung zur Höhe der Amplitude des Drucksignals korrigiert wird.
Ein solcher Beitrag kann eine Höhe einer von der Blutpumpe stammenden Amplitude des Drucksignals sein. Andere
Berücksichtigungen des Hallsensorsignals sind erfindungsgemäß natürlich ebenfalls möglich. Dies gilt insbesondere für dem Fachmann bereits bekannte Verfahren.
Ein Abtasten erfolgt bei dieser Ausführungsform bei jeder
Pumpenumdrehung jeweils in derselben Rotorstellung. Auf diese Weise wird das Drucksignal hinsichtlich der relevanten Herzsignalanteile effektiv unterabgetastet. Die Amplitude des Herzendrucks lässt sich hierbei aufgrund der Unterabtastung nicht kontinuierlich berechnen, jedoch erhält man ausreichend viele Werte des bspw. über Minuten hinweg als konstant betrachteten Verlaufs des Drucksignals und insbesondere des Herzdrucksignals .
Die Amplitude, welche den Maximalwert des Drucksignals darstellt, kann aus den ermittelten Drucksignalwerten geschätzt werden. Wird stets zu einem Höchstwert des Drucksignals ermittelt, so erhält man dadurch implizit sogar dessen Amplitude.
Vor allem bei ihrer entsprechenden Darstellung - z. B mittels Histogramm - erlauben sie eine gute Schätzung der Amplitude. Da derartige Werte mehrmals während einer Blutbehandlungssitzung - und ferner über mehrere solcher Sitzungen hinweg - erhoben werden können, stellt z. B. ihre Standardabweichung - und ggf. deren Mittelung oder anderweitige geeignete mathematische Bearbeitung - eine gute Schätzung für bspw. die mittlere Amplitude über die
Behandlungsdauer dar. Insbesondere sind hierbei Trends - also längerfristige Entwicklungen - gut erkennbar.
Wenn die Pumpe ausreichend gleichmäßig läuft und die Umdrehungsdauer ausreichend exakt bekannt ist, so lässt sich das Histogramm auch durch eine zeitsynchrone Abtastung aufbauen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren das Korrigieren der Höhe der Amplitude des
Drucksignals in Abhängigkeit von einem Drehwinkel einer - insbesondere peristaltischen - Blutpumpe der Blutbehandlungsvorrichtung. Eine „peristaltische Blutpumpe" ist eine üblicherweise in einem Blutbehandlungs- und/oder Blutreinigungsverfahren eingesetzte Verdrängerpumpe zum
Fördern des Blutstroms im extrakorporalen Blutkreislauf. Sie kann zum Beispiel als Rollenpumpe ausgebildet sein.
Das „Korrigieren des Wertes der Amplitude des Drucksignals in Abhängigkeit von einem Drehwinkel einer peristaltischen
Blutpumpe" bedeutet, dass die Amplitude des Drucksignals um ein bestimmtes Signal der Blutpumpe, das mit einem bestimmten Drehwinkel der Blutpumpe korreliert, korrigiert wird. Das heißt, dass die jeweiligen Amplituden bei einem bestimmten Drehwinkel der Blutpumpe gemessen und/oder unter
Berücksichtigung des Drehwinkels korrigiert werden. Dies bietet sich insbesondere bei nicht ausreichend gleichmäßig rotierenden Blutpumpen vorteilhaft an. Dies ist vor allem bei der winkelsynchronen Abtastung vorteilhaft möglich.
In einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das Verfahren das Auswerten des Wertes der korrigierten Amplitude des
Drucksignals durch Vergleichen der Amplitude mit vorgegebenen Referenzwerten.
Die „vorgegebenen Referenzwerte" können von demselben Patienten stammen und/oder von anderen Patienten erhaltene Werte und/oder Erfahrungswerte und/oder Werte von in pathologischer Hinsicht unauffälligen Personen sein.
Eine solche Auswertung kann anhand des Vergleichs exakter Werte erfolgen. Es kann jedoch ebenso ausreichend sein, einen bestimmten Trend der korrigierten Amplitude des Drucksignals bzw. deren Höhe in Bezug auf die bekannten Referenzwerte zu betrachten.
Auf Basis einer entsprechenden Auswertung kann es zum
Beispiel möglich sein, einen zum Zeitpunkt des Auswertens aktuellen körperlichen Zustand des Patienten zu erfassen und auf Basis der erhaltenen Ergebnisse Rückschlüsse auf mögliche kritische oder eine Handlung erfordernde Situationen zu ziehen und gegebenenfalls rechtzeitig Maßnahmen einzuleiten.
Ein wiederholtes Auswerten der Amplitude kann ferner dazu dienen, einen Behandlungsverlauf abzubilden oder einen Behandlungserfolg nachzuweisen.
Eine weiter bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das extrakorporale Ermitteln oder Messen der Amplitude des Drucksignals. Weiter bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren als offline-Verfahren durchgeführt, so dass der Patient in vorteilhafter Weise für das Ermitteln oder das Auswerten nicht weiter anwesend sein muss. Er muss zur Auswertung beispielsweise auch nicht an eine Behandlungsvorrichtung angeschlossen bleiben.
Aber auch eine online-Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie Kombinationen aus online (z.B. für die Datenerhebung) und offline (z.B. für die Datenauswertung) ist von der Erfindung umfasst.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die überwachte oder ermittelte Größe ein Atmungssignal.
Das Atmungssignal kann bei Patienten mit einem Herzkatheter durch Messungen im rechten Vorhof des Patienten ermittelt werden und beispielsweise die Atemfrequenz und/oder die Atemtiefe eines oder mehrerer Atemzüge betreffen.
Durch das Ermitteln und/oder Überwachen des Atmungssignals basierend auf der Kenntnis der Amplitude des Drucksignals und insbesondere der Amplitude des Herzdrucksignals kann zum Beispiel ein Atmungsprofil des Patienten abgebildet und so Atmungsschwankungen beziehungsweise eine ungleichmäßige
Atmung, wie beispielsweise eine Cheyne-Stokes-Atmung, erfasst werden.
Ebenso ist es möglich, mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Schlaf-Apnoe zu erkennen.
In einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ferner ein Auswerten der Amplitude des Drucksignals zum Beobachten eines Langzeit-Trends von, insbesondere kardiovaskulären, Größen.
Das „Beobachten des Langzeit-Trends" kann dabei einen Zeitraum von mehreren wenigen Stunden bis einige Wochen und/oder Monaten umfassen. Ein solcher Zeitraum kann beim Dialysepatienten eine Mehr- oder Vielzahl von Dialysebehandlungen umspannen.
Es kann erfindungsgemäß somit möglich sein, einen zeitlichen Verlauf des körperlichen Zustands eines Patienten abzubilden. So kann beispielsweise eine Fistel und insbesondere eine Fistelneuanlage über mehrere Monate unter Auswertung des Druckamplitudensignals überwacht werden, um Veränderungen am Gefäßzugang zu erkennen, bevor diese kritisch bzw. behandlungsbedürftig werden. Auf diese Weise kann es in vorteilhafter Weise möglich sein, aufwendige und teils teure Eingriffe bzw. Fistelneuanlagen zu vermeiden. Beginnende Stenosen können ggf. rechtzeitig erkannt und dilatiert werden, beispielsweise unter Einsatz von Ballonkathetern.
Zu diesem Zweck kann es von Vorteil sein, die Amplitude des Herzdrucksignals des Patienten - ggf. zusätzlich zu einer Veränderung der Herzrate, des mittleren Fisteldrucks oder einer Veränderung hiervon und/oder andere dialysespezifische Variablen oder deren Veränderung - in einer Langzeitüberwachung zu erfassen.
In einer bevorzugten Weiterbildung kann das erfindungsgemäße Verfahren während einer Blutbehandlung, insbesondere einer Hämodialyse, einer Hämofiltration oder einer Hämodiafiltration, eingesetzt werden. Dabei kann es von Vorteil sein, die bereits für die Blutbehandlung vorgesehenen Mess- und/oder Auswerteeinrichtungen der Blutbehandlungsvorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens einzusetzen.
Es ist weiter bevorzugt, das erfindungsgemäße Verfahren zum Auswerten der ermittelten Amplitude des Drucksignals auf Tachykardie, Bradykardie und/oder hyper- oder hypotensive Episoden einzusetzen.
In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung dient das erfindungsgemäße Verfahren zum Erstellen einer Klassifikation eines Patienten mit den hierzu bekannten Vorteilen. Insbesondere kann durch Klassifikation die Genauigkeit der Aussage für einen individuellen Patienten erhöht werden.
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die zu ermittelnde und/oder überwachende Größe eine Herzrate und/oder eine Arrhythmie und/oder die Funktion eines Herzschrittmachers. Durch Ermitteln und/oder Überwachen einer Arrhythmie ist es beispielsweise möglich Extrasystolen oder Synkopen zu erkennen.
So ist es zum Beispiel möglich, eine Dialysatkonzentration in geeigneter Weise anzupassen, indem beispielsweise deren
Kaliumgehalt erhöht oder deren Zusammensetzung anderweitig verändert wird.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform kann ein Fourier- Spektrum der Herzamplituden (nicht zu verwechseln mit dem Herzdrucksignal) über eine Behandlung oder einen Behandlungsausschnitt (z.B. 10 bis 30 Minuten) gebildet werden. Hierdurch können rhythmische Veränderungen der Herzsignalamplitude erfasst werden. Aus Sicht eines kontinuierlichen 20 Hz-Herzdrucksignals wäre das eine Amplitudenmodulation. Man könnte hier in Analogie zur "Heart Rate Variability" bspw. von einer "Heart Amplitude Variability" sprechen.
Dieses Vorgehen könnte z.B. den Einfluss der hormonellen Blutdruckregelung des Barorezeptorregelkreises oder ähnlicher langfristiger Regelkreis-Oszillationen widerspiegeln, aber auch eine kurzfristige beat-to-beat Modulation des
Blutangebots in der Fistel falls Herz und Pumpe (Rollenpumpen ziehen pulsatil und nicht kontinuierlich) nicht synchron "schlagen" bzw. fördern.
Dabei ist es vorstellbar, dass zunächst die Pumpe Blut zieht und erst Millisekunden später der nächste Blutschwall in die Fistel einläuft.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die hier beispielhaft angegebenen Größen beschränkt. Es können bei Interesse auch weitere, hier nicht genannte, insbesondere physiologische, Größen ermittelt und/oder überwacht werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ferner mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 17 gelöst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann jeweils die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in jeder seiner
Ausführungsformen erforderlichen und geeigneten Einrichtungen aufweisen. Zur Vermeidung von Wiederholungen der Funktion der einzelnen Komponenten, Elemente und/oder Vorteile wird auf die in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläuterten Komponenten, Elemente und/oder Verfahrensschritte verwiesen. Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielbaren Vorteile ungeschmälert erzielen.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 18 gelöst. Diese erfindungsgemäße Vorrichtung weist wenigstens entsprechende Einrichtungen zum Auswerten und ggf. Messen einer Amplitude eines Drucksignals auf.
Bei jeder erfindungsgemäßen Vorrichtung kann eine Einrichtung zum Ermitteln und/oder Überwachen der Größen und/oder eine
Einrichtung zum Auswerten der Amplitude des Drucksignals eine aus dem Stand der Technik bekannte und für diesen Zweck geeignete Einrichtung sein.
Die Einrichtungen jeder erfindungsgemäßen Vorrichtung können automatisierte Einrichtungen und/oder solche zur Datenverarbeitung, wie beispielsweise eine CPU, sein oder aufweisen.
Die Amplitude des Drucksignals kann mittels entsprechender Einrichtungen statistisch ausgewertet werden. Sie kann wie die Herzfrequenz mittels entsprechender Einrichtungen während einer Dialysebehandlung aus der am extrakorporalen Blutkreislauf gemessenen Amplitude des Drucksignals extrahiert und ggf. aufgezeichnet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung ferner wenigstens eine Einrichtung zum Korrigieren des Wertes der Amplitude des Drucksignals um einen Beitrag einer
Blutbehandlungsvorrichtung zur Höhe der Amplitude des Drucksignals in Abhängigkeit eines Signals oder Impulses wenigstens eines Positionssensors oder Hallsensors und/oder in Abhängigkeit des Drehwinkels der einer anderen geeigneten technischen Größe einer Blutpumpe der Blutbehandlungsvorrichtung .
Ein solcher Beitrag kann eine Amplitude des Drucksignals einer Blutpumpe sein. Das Korrigieren der Amplitude des Drucksignals erfolgt vorzugsweise automatisch.
Der Zeitpunkt zum Erfassen des Beitrags der Blutbehandlungsvorrichtung zur Höhe der Amplitude des
Drucksignals kann entsprechend durch ein bestimmtes Signal wenigstens eines Hallsensors und/oder einen bestimmten Drehwinkel einer Blutpumpe der Blutbehandlungsvorrichtung vorgegebenen sein.
Bei der Hallsensor-synchronen Abtastung kann das Pumpensignal bereits implizit korrigiert werden. Der Druckbeitrag der Pumpe ist im optimalen Fall immer gleich und beträgt z. B - 180 mmHg. Dieser Wert beinhaltet auch den mittleren Fisteldruck. Da dieser nicht genau bekannt ist, kann das Histogramm auf 0 normiert werden.
Ist der Beitrag der Blutpumpe allerdings bekannt, so kann hieraus auch der Fisteldruck berechnet werden: Bei identischer oder vergleichbarer Geometrie von Pumpe, Nadel und Schlauch usw. und bei gegebener Blutviskosität/gegebenem Hämatokrit lässt sich im Labor eine reine Pumpendruckkurve aufzeichnen.
Die Differenz zwischen deren Verlauf und einem Verlauf der Messwerte bzw. des Drucksignals ist der Fisteldruck, sofern alle anderen Bedingungen der Laborumgebung entsprechen; ansonsten lässt sich durch das o.g. Vorgehen eine Näherung des Fisteldrucks bzw. dessen Verlaufs erhalten.
In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung ferner eine Einrichtung zum Bereithalten von Referenzwerten auf.
Diese Einrichtung kann zum Speichern der Referenzwerte dienen und eine im Stand der Technik übliche und für diesen Zweck geeignete Speichereinrichtung, wie beispielsweise ein ROM, ein RAM, eine Diskette, eine Speicherkarte, ein USB-Stick und dergleichen sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner weitere Einrichtungen zum Filtern von Störsignalen und/oder zum
Analysieren und/oder Umwandeln der Amplitude des ermittelten Drucksignals zum Erhalten des gewünschten Signals des Patienten aufweisen.
Die Filterung kann dabei wie in der o. g. Dissertation beschrieben erfolgen. Ihr diesbezüglicher Inhalt wird an dieser Stelle durch Bezugnahme mit aufgenommen.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch mit einer Blutbehandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 23 gelöst. Eine solche Blutbehandlungsvorrichtung umfasst wenigstens eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wie sie vorstehend beschrieben ist. Eine Blutbehandlungsvorrichtung kann zum Beispiel als eine Dialysevorrichtung ausgestaltet sein, wie sie eingangs im Zusammenhang mit einer Blutbehandlung beschrieben wurde.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es in vorteilhafter Weise möglich, wenigstens eine, insbesondere kardiovaskuläre, Größe, den körperlichen Zustand eines Patienten betreffend, zu ermitteln oder zu überwachen. Dies kann erfindungsgemäß ohne besonderen Aufwand und zudem nicht-invasiv erfolgen. Seine Ausführung ist ferner ohne nennenswerten zusätzlichen apparativen Aufwand insbesondere während einer Blutbehandlung möglich. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt vorteilhaft insbesondere eine Veränderung an einem Gefäßzugang (z. B. Fistel oder Shunt) zu erkennen. Die gilt besonders bei einer Langzeitüberwachung der Amplitude des Drucksignals. Zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder zum Verwenden der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorteilhaft eine spezielle Ausbildung und/oder Schulung des Klinikpersonals und/oder des Personals in Arztpraxen nicht erforderlich. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich daher durch seine einfache Ausführbarkeit und vergleichsweise einfache Auswertbarkeit aus. Dies gilt insbesondere beim Messen der Amplitude des Drucksignals zu einem bestimmten vorgegebenen Zeitpunkt eines Hallsensorsignals und/oder drehwinkelsynchron zu der in der Blutbehandlungsvorrichtung vorgesehenen Blutpumpe und Korrigieren der ermittelten Amplitude des Drucksignals um einen bekannten Beitrag der Blutbehandlungsvorrichtung zum Signal, zum Beispiel um den Beitrag der Blutpumpe. Wenn die Amplitude des Drucksignals der Blutpumpe bei einem bestimmten Drehwinkel bekannt ist, kann das Korrigieren vorteilhaft weiter vereinfacht werden, da jeweils ein im Wesentlichen gleicher Betrag für den Wert des Beitrags der Blutpumpe zur Höhe der Amplitude angenommen und die ermittelte Amplitude des Drucksignals jeweils um diesen bekannten Wert korrigiert werden kann, um die gewünschte Amplitude des Herzsignals des Patienten oder einen Näherungswert zu erhalten. Dies kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn die Blutpumpe nicht ausreichend gleichmäßig rotiert. Die Möglichkeit, Kalzifizierungen innerhalb einer Fistel oder im Gefäßsystem des Patienten zu erkennen ist eine weitere vorteilhafte Anwendungsmöglichkeit der vorliegenden Erfindung.
Selbst wenn die Amplitude des Drucksignals der Blutpumpe nicht bekannt ist, kann die Amplitude des Herzdrucksignals bestimmt werden, falls der Beitrag der Pumpe immer derselbe ist (was durch die Hallsensor-synchrone Abtastung an immer gleicher Rotorstellung gewährleistet ist) oder zumindest näherungsweise derselbe ist.
Erfolgt die Unterabtastung zu einem Zeitpunkt, an dem sich das Pumpensignal nicht stark ändert, also die Ableitung nahe 0 ist (z.B. unmittelbar vor Eingriff einer der beiden
Pumpenrollen in das Schlauchsystem bei einer Rollenpumpe) , so erfordert die Messung keinen oder einen nur geringen technischen Aufwand. Ein solches Vorgehen kann durch günstiges Platzieren des Hallsensormagneten auf dem Rotor ermöglicht werden. Der Einfluss des Pumpensignals wird dabei vorteilhaft weiter minimiert.
Das Auswerten der Amplitude des Drucksignals, der Amplitude des Herzdrucksignals eines Patienten oder eines Näherungswertes hiervon kann in vorteilhafter Weise zum Lokalisieren von Stenosen und/oder zum Beurteilen des Zustands einer Fistel herangezogen und zum rechtzeitigen Verhindern kritischer Zustände verwendet werden. Durch Vergleichen der gewünschten charakteristischen Größen mit Referenzwerten und/oder Beobachten eines Trends der Größen kann der Entwicklung eines pathologischen Zustands vorgebeugt und/oder die Verschlechterung zu einem kritischen Zustand verhindert werden. Das Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitet einem Patienten keine Unannehmlichkeiten, insbesondere wenn das Verfahren - welches auch online einsetzbar ist - offline eingesetzt wird, was einen Vorteil der offline-Durchführung darstellt. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass der Patient zum Zeitpunkt der Auswertung nicht anwesend sein muss. Die Kombination des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Blutbehandlung, wie beispielsweise einer Hämodialyse, Hämofiltration oder Hämodiafiltration, sowie die Kombination der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer für diesen Zweck geeigneten Blutbehandlungsvorrichtung erfordert kaum apparativen Aufwand und kann damit sowohl Zeit und Kosten einsparen als auch weitere Unannehmlichkeiten für den Patienten vorteilhaft vermeiden.
Ebenso ist es vorteilhaft möglich, nicht nur die direkt gemessenen Größen zum Beurteilen eines Zustands auszuwerten, sondern auf Basis der direkt gemessenen Größen Rückschlüsse auf andere Größen von Interesse zu ziehen. So existiert beispielsweise ein Zusammenhang zwischen Fisteldruck und
Pulsamplitude. Nimmt zum Beispiel die Pulsamplitude während einer Behandlung ab, kann dies zum einen am Rückgang des Schlagvolumens, zum anderen an einer Abnahme des Fisteldrucks liegen. Es kann entsprechend möglich sein, den Effekt des Schlagvolumens über die erfasste Herzrate rechnerisch zu berücksichtigen und so auf eine relative Änderung des Fisteldrucks zu schließen. Ferner kann es möglich sein, über die Bestimmung der Amplitude des Drucksignals bei verschiedenen Drehzahlen der Blutpumpe auf das Blutangebot der Fistel zu schließen und somit gegebenenfalls den Fistelfluss abzuschätzen. Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren oben auch im Zusammenhang mit einer Blutbehandlungsvorrichtung beschrieben ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine Verwendung bei einem Patienten beschränkt, bei dem eine Blutbehandlung und/oder Blutreinigung mittels einer entsprechenden Vorrichtung durchgeführt wird.
Unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnung wird die vorliegende Erfindung beispielhaft beschrieben. Es gilt:
Fig. 1 zeigt schematisch das Prinzip einer Herzsignal- Extraktion;
Fig. 2 zeigt Graphen einer Herzrate (oben) und einer Amplitude eines Herzdrucksignals (unten) über der
Zeit;
Fig. 3 zeigt Wertebereiche von Amplituden des
Herzdrucksignals eines Patienten über der Zeit, angegeben für die Monate Februar (02/08) bis
September (09/08) des Jahres 2008;
Fig. 4 zeigt Graphen einer Herzfrequenz (oben) und einer Amplitude eines Herzdrucksignals (unten) über der Zeit;
Fig. 5 zeigt einen Graphen, der eine Überlagerung von Einflüssen der Atmung und der Amplitude des Herzdrucksignals über der Zeit wiedergibt;
Fig. 6 zeigt einen Graphen, dem eine Cheyne-Stokes-Atmung zu entnehmen ist; Fig. 7 zeigt weitere Graphen einer Herzfrequenz (oben) und einer Amplitude eines Herzdrucksignals (unten) über der Zeit;
Fig. 8 zeigt schematisch die Extraktion eines
Herzdrucksignals (oben) und eine entsprechende Darstellung im Histogramm (unten) ;
Fig. 9 zeigt schematisch das Abweichen einer Pumpenfrequenz von einer Sollfrequenz (Fig. 9a) sowie den Unterschied zwischen einer zeitsynchronen (Fig. 9b) und einer winkelsynchronen (Fig. 9c) Abtastung des Pumpensignals; und
Fig. 10 zeigt einen Graphen einer Amplitude eines Herzdrucksignals über einem korrigierten Fisteldruck.
Fig. 1 stellt schematisch vereinfacht das Prinzip einer Herzsignal-Extraktion dar. Bei einem Patienten 1 wurde zum Zweck einer Blutbehandlung eine Fistel (nicht gezeigt) angelegt. Die Fistel ist mit einer Blutbehandlungsvorrichtung 5 verbunden, welche einen arteriellen Schenkel 7 und einen venösen Schenkel 9 aufweist. Die Blutbehandlungsvorrichtung 5 weist einen Dialysator 15, und auf ihrer arteriellen Seite einen Drucksensor 11, eine Blutpumpe 13, auf ihrer venösen Seite einen Drucksensor 17 und eine Tropfkammer 19 auf. Wie in Fig. 1 oben gezeigt ist, weist das mit dem Drucksensor 11 erfasste Drucksignal 21 das Herzdrucksignal 23 des Patienten 1, einen Beitrag 25 der Blutpumpe 13 und ein Messrauschen 27 auf. Die Amplitude des Herzdrucksignals 23 kann gemäß der vorliegenden Erfindung aus dem erfassten Drucksignal 21 ermittelt werden. Eine Auswertung der Amplitude des ermittelten Herzdrucksignals 23 ist wie oben beschrieben ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt Graphen einer Herzrate 29 (oben, angegeben in [bpm] , also Schlägen pro Minute) und einer Amplitude eines Herzdrucksignals 23 (unten) über die Dauer einer Blutbehandlung. Die Herzrate wurde von den Erfindern mittels eines herkömmlichen EKG-Geräts validiert. Zusätzlich ist in Fig. 2 die Grundfrequenz 25 der Blutpumpe der verwendeten Blutbehandlungsvorrichtung mit der Bezeichnung 5008 des
Unternehmens Fresenius Medical Care dargestellt. Der Verlauf der Herzrate 29 weist in Fig. 2 einige Sprünge auf. So steigt die Herzrate 29 erwartungsgemäß zum Zeitpunkt 31 des Aufwachens des Patienten, zum Zeitpunkt 33 des Frühstücks, zum Zeitpunkt 35 bei Erreichen der Halbzeit der Behandlung oder bei einer Visite zum Zeitpunkt 37 an. Das Herzdrucksignal 23 ist ebenso deutlichen Trends unterworfen. Seine Amplitude schwankt zwischen annähernd 4 und 1 mmHg.
Fig. 3 zeigt Werte für die Amplituden eines Herzdrucksignals in mmHg über einer Zeit zwischen Februar (02/08) und September (09/08) des Jahres 2008. Die Balken 38 stellen jeweils den Median 39 sowie das zehnte und neunzigste Perzentil der Amplituden des Herzdrucksignals einer kompletten Behandlung dar. Nach der ersten Messung im Februar 2008 erfolgte eine Fistelneuanlage zu einem Zeitpunkt 40 als Graft (zuvor wurde ein zentralvenöser Katheter verwendet) . Die mittlere Amplitude des Herzdrucksignals stieg daraufhin über Wochen hinweg stets weiter an, was auf eine sich entwickelnde Abflussstenose der Fistel hindeutet. Solche
Abflussstenosen treten regelmäßig bei Goretex-Grafts auf. Der hier beobachtete Zeitraum stellt ungefähr die Reifungszeit für den Graft dar. Es kann ein Bereich definiert werden, in dem die Amplitude des Herzdrucksignals langfristig liegen sollte. Eine Abflussstenose mit einer Amplitude des Herzdrucksignals von > 20 mmHg kann den Fistelfluss bereits deutlich einschränken. Ein solcher Bereich kann allgemeingültig sein oder für jeden Patienten neu ermittelt werden. Wie in Fig. 3 gezeigt, können mit Hilfe einer Langzeitüberwachung der Amplitude des Herzdrucksignals entsprechend Veränderungen am Gefäßzugang erkannt werden.
Fig. 4 zeigt Graphen einer Herzfrequenz 29 (oben) und einer Amplitude eines Herzdrucksignals 23 (unten) über der Zeit. Der in beiden Graphen nach annähernd 130 Minuten auftretende Sprung zum Zeitpunkt 41 spiegelt einen Übergang in intermittierendes Vorhofflimmern wieder. Ein solcher Vorgang führt zu hohem unregelmäßigen Puls, wie in Fig. 4 oben zu erkennen ist.
Fig. 5 stellt grafisch eine Überlagerung 43 von Einflüssen von Atmung und Herzdrucksignal über der Zeit dar. Die Überlagerung 43 setzt sich aus kleinen Peaks des Herzschlags und großen Schwankungen der Atmung zusammen. Die Atmung ist insbesondere bei katheterisierten Patienten bei Messung im rechten Vorhof darstellbar. Der intrathorakale Druck der Atmung ist wie in Fig. 5 gezeigt erfassbar.
Fig. 6 zeigt eine Cheyne-Stokes-Atmung. Bei dieser erfolgen fünf bis sechs aufeinander folgende Atemzüge, gefolgt von einer Atempause. In der Atempause ist anhand der charakteristischen Amplitude des Herzdrucksignals 23 die Herzpulsation gut erkennbar.
Fig. 7 zeigt in einem weiteren Graphen eine Herzfrequenz (oben) und die Amplitude eines Herzdrucksignals (unten) über der Zeit. Die entsprechenden Daten wurden von einem Herzschrittmacher-Patienten erhalten. Der Herzschrittmacher „greift" nur gelegentlich ein, was zu den zwei unterschiedlichen, dargestellten Herzraten führt.
Fig. 8 zeigt schematisch die Extraktion eines Herzdrucksignals 23 aus einem Messsignal 45, welches neben dem Herzdrucksignal auch ein Pumpensignal aufweist (oben) , und ein entsprechendes Histogramm (unten) . Die Extraktion des Herzdrucksignals 23 erfolgt durch Erfassen von
Hallsensorsignalen einer Blutpumpe, wie beispielsweise einer Blutpumpe einer Dialysemaschine aus der Maschinengeneration mit der Bezeichnung 5008 aus dem Hause Fresenius Medical Care. Dabei geben die Kreise 47 die hallsensorsynchrone Abtastung wieder. Die Kreise 49 geben das Herzdrucksignal zum Zeitpunkt der Hallsensorimpulse an. Abgetastet wird bei jedem Hallsensorimpuls. Das Histogramm gibt die Werte der Kreise 49 wieder. Standardabweichungen können hierbei als Maß für die Stärke der Pulsation verstanden werden. Der Mittelwert im Histogramm kann eine Aussage über den Fisteldruck geben bzw. ermöglichen. Als Maß für die Herzdruckamplitude kann beispielsweise das Mittel +/- einer Standardabweichung dienen. Möglich ist auch eine Verwendung eines Perzentils (10., 90., usw.), eines Perzentilbereichs oder Kombinationen hieraus.
Fig. 9 zeigt schematisch den Unterschied zwischen einer zeitsynchronen (Fig. 9b) und einer winkelsynchronen (Fig. 9c) Abtastung des Pumpensignals. Anders als in Fig. 8 gezeigt, kann das arterielle Drucksignal auch winkelsynchron zu einem Pumpenrotor abgetastet werden. Dies kann die Extraktion des Herzdrucksignals verbessern, vor allem wenn die Blutpumpe nicht vollkommen gleichmäßig rotiert, d. h wenn die Pumpenfrequenz 51 von einer Sollfrequenz 53 abweicht wie in Fig. 9a gezeigt. Dabei steht die Einheit [Hz] für die Pumpenfrequenz .
Fig. 10 zeigt einen Graphen eines Herzdrucksignals 23 über einem hydrostatisch korrigierten Fisteldruck PFkorr(an der arteriellen Nadel innerhalb der Fistel) mit Werten aus mehr als 50 Dialysebehandlungen. Es besteht ein Zusammenhang zwischen dem Fisteldruck und der Amplitude des Herzdrucksignals. Dies liegt zum einen am Rückgang des Schlagvolumens: Bei sinkendem Blutangebot während einer Behandlung sinkt auch das Schlagvolumen, was kompensatorisch zu erhöhter Herzrate führt. Zum anderen ist dies durch eine Abnahme des Fisteldrucks erklärbar. Es kann auf eine relative Änderung des Fisteldrucks geschlossen werden, wenn der Effekt des Schlagvolumens zum Beispiel über die Herzrate korrigiert wird. Der Zusammenhang zwischen Fisteldruck und Amplitude kann auch in der Elastizität der Fistel begründet liegen. Eine prall gefüllte Fistel kann sich nicht weiter dehnen und überträgt Herzpulse mit geringerer Dämpfung oder nahezu ohne Dämpfung. Eine leere, schlaffe Fistel dämpft die Pulsation stärker. Ferner kann durch Bestimmen der Amplitude bei verschiedenen Drehzahlen der Blutpumpe auf das Blutangebot der Fistel geschlossen und somit eine Schätzung des Fistelflusses vorgenommen werden.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Ermitteln und/oder Überwachen wenigstens eines körperlichen Zustandes eines Patienten (1)
gekennzeichnet, durch den Schritt
Auswerten einer Amplitude eines Drucksignals (21) zum Treffen einer Aussage über den Zustand.
2. Verfahren nach Anspruch 1, mit dem Schritt
Ermitteln der Amplitude des Drucksignals (21) während einer Blutbehandlung des Patienten (1) mittels einer
Blutbehandlungsvorrichtung, insbesondere während einer Hämodialyse, einer Hämofiltration oder einer Hämodiafiltration .
3. Verfahren nach Anspruch 2, mit dem Schritt
Korrigieren des ermittelten Wertes der Amplitude des Drucksignals (21) um einen Beitrag der
Blutbehandlungsvorrichtung (25) zur Höhe der Amplituden des Drucksignals (21) .
4. Verfahren nach Anspruch 3, mit dem Schritt
Korrigieren des ermittelten Wertes der Amplitude des Drucksignals (21) in Abhängigkeit von einem von einem Positionssensor, insbesondere einem Hallsensor, übermittelten Signal.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, mit dem Schritt
Korrigieren des ermittelten Wertes der Amplitude des Drucksignals (21) in Abhängigkeit von einem Drehwinkel einer peristaltischen Blutpumpe (13) der Blutbehandlungsvorrichtung (5) .
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, mit dem Schritt
Auswerten der Amplitude des Drucksignals durch Vergleichen mit vorgegebenen Referenzwerten.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der körperliche Zustand eine kardiovaskuläre Größe ist.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Verfahren als offline-Verfahren durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der körperliche Zustand die Atmung des Patienten betrifft.
10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, ferner umfassend den Schritt
Auswertung der Amplitude des Drucksignals (21) zum Beobachten eines Langzeit-Trends des körperlichen Zustands .
11. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche wobei der körperliche Zustand eine Fisteldurchgängigkeit ist.
12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, ferner umfassend den Schritt
Auswerten der ermittelten Amplitude des Drucksignals (21) auf Tachykardie, Bradykardie und/oder hyper- oder hypotensiver Episoden.
13. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, ferner umfassend den Schritt
Erstellen einer Klassifikation eines Patienten (1) .
14. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der körperliche Zustand eine Herzrate (29) ist.
15. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der körperliche Zustand eine Arrhythmie ist.
16. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche wobei der körperliche Zustand die Funktion eines Herzschrittmachers ist.
17. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16.
18. Vorrichtung zum Ermitteln und/oder Überwachen eines körperlichen Zustandes, insbesondere wenigstens einer kardiovaskulären Größe, eines Patienten (1) ,
gekennzeichnet: durch wenigstens eine Einrichtung zum Auswerten der Amplitude eines Drucksignals (21) .
19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, mit wenigstens einer Einrichtung zum Ermitteln einer Amplitude des Herzdrucksignals (23) .
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, mit
wenigstens einer Einrichtung zum Korrigieren des Wertes der Amplitude des Druckamplitudensignals (21) um einen Beitrag einer Blutbehandlungsvorrichtung (5) zur Höhe der Amplitude des Drucksignals in Abhängigkeit eines Signals wenigstens eines Positionssensors, insbesondere eines Hallsensors, und/oder in Abhängigkeit des Drehwinkels einer Blutpumpe (13) der Blutbehandlungsvorrichtung (5) .
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, mit einer Einrichtung zum Bereithalten von Referenzwerten.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, mit einer Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben eines Ergebnisses der Auswertung.
23. Behandlungsvorrichtung (5), welche wenigstens eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22 aufweist.
24. Behandlungsvorrichtung (5) nach Anspruch 23, welche als Blutbehandlungsvorrichtung, insbesondere zur Hämofiltration, zur Hämodialyse oder zur Hämodiafiltration, ausgestaltet ist.
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